Тепловий насос – це затребуваний, надійний пристрій, який знайшов своє застосування у сфері обігріву та/або охолодження різноманітних будівель. На відміну від класичних опалювальних систем, що спалюють паливо для вироблення тепла, він працює на основах термодинаміки, переносячи тепло із зовнішнього середовища всередину приміщення та навпаки. Саме тому теплові насоси вважаються енергоефективним, екологічним рішенням, що підходить для застосування як у житлових, так і в комерційних будинках.
Цікаво, що тепловий насос – це далеко не новий винахід, адже його історія бере початок у далекому минулому. Вивчення питання, де і коли було винайдено перший пристрій такого типу, допомагає зрозуміти, як розвивалася теплотехніка та який шлях пройшли вчені. Саме видатні уми заклали фундамент для розвитку існуючих нині рішень у галузі опалювальних та охолоджувальних систем.
Хто винайшов тепловий насос
Перші експерименти та теоретичні основи для теплових насосів з’явилися ще у ХІХ столітті. Основоположником ідеї став англійський фізик Вільям Томсон, відомий як лорд Кельвін. В 1852 він описав принципи теплопередачі, які лягли в основу майбутніх теплових насосів. Приблизно в цей період учені почали активно вивчати основи термодинаміки, що дозволило створити теоретичну базу для пристроїв, що передають тепло.
Перший практично реалізований тепловий насос було створено в Швейцарії. Місцевий інженер Петер Ріттер фон Ріттінгер в 1855 спроектував прототип даного пристрою для використання в шахтах, з метою поліпшити вентиляцію і опалення. Його проект був одним із перших прикладів використання теплового насоса для обігріву та зниження температури у великих приміщеннях.
Коли придумали тепловий насос для комерції
Спроби створення комерційно доступних теплових насосів беруть початок у Європі, де ідея про ефективні системи опалення, засновані на термодинамічному принципі, отримала особливу увагу.
На початку XX століття німецький інженер Роберт Веннінген активно досліджував можливості термодинамічних пристроїв, щоб створити систему, здатну обігрівати приміщення з мінімальними витратами енергії. Його розробки у 1910-х роках призвели до створення перших прототипів теплових насосів, які могли застосовуватися як у промисловості, так і у приватних будинках. Ці пристрої стали важливим кроком до створення доступних технологій опалення, і експерименти Веннінгена заклали основу для появи перших комерційних моделей.
Тим часом в Америці інтерес до теплових насосів також зростав, і в 1930-х роках США стали першими, хто зумів створити та впровадити систему, спеціально призначену для опалення будівель. Цей успішний досвід відкрив шлях до промислового виробництва нових ефективних пристроїв для масового ринку.
1945 року компанія General Electric випустила перший тепловий насос. Практично відразу ж було налагоджено комерційне виробництво, у результаті відома фірма стала однією з перших, хто запропонував американцям енергоефективні пристрої для побутового застосування.
У цій моделі використовувалися вдосконалені технології, які забезпечували стабільну роботу та дозволяли значно економити ресурси. Саме тому теплові насоси почали привертати увагу власників приватних будинків та підприємств, що заклало основу для їхнього активного поширення та популяризації.
Протягом наступних десятиліть ця технологія стимулювала зростання інтересу до теплових насосів і в Європі, і в США. Країни з холодним кліматом, такі як Швеція та Швейцарія, особливо активно почали впроваджувати цю технологію, оскільки вона дозволяла знизити витрати на опалення та пропонувала більш екологічні альтернативи класичним видам палива.
Поступово теплові насоси стали визнаним елементом як промислових, так і приватних опалювальних систем, а компанії, що займалися виробництвом цих агрегатів, постійно вдосконалювали конструкції для підвищення ефективності та довговічності.
Вплив міжнародного прориву у створенні теплових насосів важко переоцінити. Поява перших комерційно доступних моделей стала не лише початком нової ери у сфері опалення, а й основою для створення складніших, багатофункціональних пристроїв. В результаті теплові насоси вийшли за рамки простого опалювального обладнання та стали центральним елементом у існуючих сьогодні системах кондиціювання та вентиляції. Їхньої функціональності достатньо, щоб забезпечувати цілий комплекс кліматичного контролю.
Принципи роботи теплового насосу
Нинішні теплові насоси працюють на основі циклу Карно, який дозволяє переміщувати тепло за допомогою холодоагенту. Теплова енергія поглинається в одному місці (наприклад, з повітря, ґрунту чи води), переноситься та виділяється в іншому місці (всередині будівлі). Основні компоненти системи включають:
- компресор;
- випарник;
- конденсатор;
- розширювальний клапан.
Всі разом вони забезпечують безперервний цикл поглинання та вивільнення тепла. Енергетична ефективність гарантується за рахунок використання невеликої кількості електроенергії для роботи компресора (особливо, якщо він інверторний).
Переваги та зростання популярності теплових насосів
Згодом технологія теплових насосів привернула увагу як науковців та інженерів, так і урядів країн, орієнтованих на зниження вуглецевих викидів в атмосферу та підвищення енергоефективності. У країнах Європи, особливо в Німеччині, Швейцарії та Швеції, ці пристрої стали популярними багато в чому за рахунок явних екологічних та економічних переваг. Вони дозволяють знизити витрати на опалення та зменшити викиди CO₂, що особливо актуально у країнах з холодним кліматом.
Сьогодні геотермальні теплові насоси використовують у різних куточках світу для опалення та охолодження приватних будинків, офісів та комерційних будівель. У таких країнах, як США, Німеччина та Японія, програми підтримки та субсидії стимулюють встановлення теплових насосів, роблячи їх доступними та вигідними для широких верств населення.
Розвиток технологій та майбутнє теплових насосів
Нові теплові насоси можуть працювати навіть за суворих кліматичних умов. Вони здатні використовувати альтернативні джерела тепла, такі як сонячна енергія або енергію ґрунтових вод.
З розвитком технологій теплові насоси стають розумнішими та енергоефективнішими. Такі функції, як дистанційне управління, інтеграція з системами «розумного будинку» та можливість використання відновлюваних джерел енергії, сприяють підвищенню їхньої затребуваності та зручності.
Історія теплового насосу розпочалася у Швейцарії майже два сторіччя тому. Вона проклала шлях до міжнародного використання за рахунок визначних досягнень у термодинаміці та інженерії. Сьогодні теплові насоси – це один із найкращих способів забезпечення ефективного, екологічного та економічного опалення та охолодження.
Вибираючи тепловий насос, важливо довіритися професіоналам, які допоможуть підібрати та встановити відповідне обладнання.
